五轴数控加工关键探讨范文

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1五轴数控加工

五轴加工中的直线轴是确定的，即坐标轴XYZ，但是旋转轴有三个（ABC），一般在加工时只选择其中两个即可。生产前将加工刀具安装到特定位置后，仔细校验以确保安装的规范性，使五轴能充分发挥其作用，对多个曲面进行同时加工。在实际生产中，根据生产需要采用不同的加工模式。

1.1“3+2”轴加工模式。在机床加工中，旋转轴的损耗远远大于直线轴，所以如何解决旋转轴的损耗问题是生产工作中的重点。“3+2”模式的编程相对简单，而且对旋转轴的磨损较小，延长了机床使用寿命，所以是五轴加工中普遍使用的模式。在加工中先要建立坐标系，确定两个旋转轴的方向，之后3个直线轴联动对零件加工。进行零件的斜面或者是底部打孔时可以使用短刀，以提高零件的加工效率。但这种模式仍然存在不足之处：由于加工时两个旋转轴的限制，不能进行360度的全面加工，导致加工界面不是光滑平整的，存在细小的瑕疵，不能实现对零件的精确加工。

1.2“4+1”轴加工模式。在加工类似回转体的零件时，常采用“4+1”加工模式，即确定一个旋转轴的角度，其他四个轴联动进行加工。这种加工模式的局限性较大，不适用于所有的零件加工，但能够避免零件经常被安装，在一定程度上提高了生产效率，所以一直沿用至今。

1.3五轴联动加工。五轴联动加工是加工中最为精确的一种加工模式，将三个直线轴和两个旋转轴同时运动，并且在加工中能够进行方向的调整，保证加工连续性和高效性，五轴联动能很好的解决加工界面的层次问题，减少加工误差，将界面打磨光滑、平整。在进行精准加工时经常采用这种模式以提高零件的质量，保证零件的精准度。

2五轴加工的关键技术

在五轴加工中不仅要有先进的五轴机床设备，还要有配套的编程软件及完善的加工工艺。根据加工零件的具体需要，首先用CAD/CAM软件对刀具的角度和加工方向进行设置，编译相应的加工程序。然后进行程序调试，在计算机上进行仿真加工，检验刀具加工路径是否符合实际加工要求，及时对程序进行修改，确保其科学、可靠。最后在机床设备上进行五轴加工。

2.1五轴机床。在三轴数控机床中只有三个旋转轴，加工的零件较为简单，精度不高。五轴机床不仅增加了两个旋转轴，且加强了对零件的精度控制。在加工前的软件编译中对算法进行反复推敲，在加工中能够修正刀具的方向控制加工速度，加工后能对生产的零件进行质量控制。

2.1.1主轴速度。五轴机床的主轴转速在20000r/min~50000r/min，既可以满足零件的加工需要又能节约电力，减少设备损耗。对于精密度较高的零件，机床的主轴应具备更高的转速，以控制较小刀具对零件的细微加工。

2.1.2驱动技术。五轴加工不仅实现了技术改革，而且能够在加工中及时修改设备相关参数，改变主轴转速和刀具行进方向，实施紧急制动，避免零件报废产生经济损失。在进行复杂曲面加工时需要不断改变主轴的转速和角度，使界面保持平整，对转速进行精确控制能延长刀具的使用寿命。目前，国内外都在研究新型的电机以精简机床设备内部结构，减少实际加工中能量的损耗，从而提高设备的稳定性，使其保持高效率的生产。

2.1.3控制技术。在进行实际加工中，要对运动中的5个轴进行严格控制，保证其在应有的轨迹上进行运动。加工程序要具备高效的运算速度和控制精度，及时发现生产中的错误，改变刀具行进方向，及时弥补刀具的不足。

2.2五轴加工工艺。根据加工情况不同五轴加工采用不同的工艺。按照生产零件精密度划分，分成粗、精加工；按照刀具规格划分，以减少换刀次数；按照加工部位划分，进行先近后远、先简后繁、先平面后孔的加工。无论采用哪种加工工艺，加工前都要进行模拟实验，检验所编译的程序是否存在漏洞，避免实际加工中造成刀具损伤。

2.3五轴加工关键技术

2.3.1刀轴控制。在五轴加工中，需要对刀轴进行严格控制，经常改变轴的方向和加工速度，避免生产中造成刀具的碰撞，发生事故。

2.3.2试切加工。为了提高五轴机床的使用寿命，程序预先设计的参数比较小，之后反复调整，慢慢提高，逐步接近最大效率值，以运用到实际加工中。

2.3.3CAD/CAM软件。要实现复杂曲面的五轴加工关键需要五轴CAD/CAM软件来实现加工工艺。由于powermill软件具有功能强大操作简便等特点，在国内市场占有率正在逐年提高。软件中的五轴加工策略很多，其中“曲面投影精加工”策略的加工范围广、生成的刀具路径质量高效，特别适用于复杂曲面的加工，因此受到机械制造工艺师的青睐。

2.3.4刀路优化。在编制NC程序时，要避免刀轴不必要的、过度的摆动，防止因机床主轴或工作台过于频繁摆动造成机床损坏。在进行刀路优化时着重注意连接刀路的设置，生成多轴刀路后，需根据机床性能、零件特征，调整连接刀路参数，优化刀具路径。

2.3.5仿真验证。由于五轴设备贵重，加工程序量大，需要考虑的干涉、碰撞问题较多，所以实际加工前一定要先进行模拟加工。如今的CAM软件基本只能进行程序验证，很难仿真实际的工艺工装等实际加工情境，所以在进行实际的五轴联动加工前，建议编程人员使用专业的多轴数控仿真软件（VERICUT）进行仿真加工，来验证工艺及程序的安全性、可靠性，同时增强操作者和机床的安全保障。

3结语

本文对五轴加工中的关键技术进行了控制，以提高实际的生产效率。五轴加工大大的减少了零件的生产周期，提高了零件的质量和精密度，而且设备性能上远远优于三轴加工，是最新型的数控技术。在实际生产中，要不断研究新型的加工工艺，加强对于主轴转速、刀具等设备硬件的控制，还要对系统程序进行反复验证，以确保生产的高效性。

作者：于莹 单位：哈尔滨电机厂有限责任公司